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编号:10273598
IL-2、IL-6对地塞米松诱导小鼠胸腺细胞凋亡的调节作用
http://www.100md.com 《中国免疫学杂志》 1999年第7期
     作者:刘玉涛 殷金珠 葛 薇 白小薇

    单位:北京医科大学免疫系,北京100083

    关键词:细胞因子;胸腺细胞;凋亡

    中国免疫学杂志990705 中国图书分类号 R392.12

    摘 要 目的:以Dex诱导小鼠胸腺细胞凋亡为模型,研究细胞因子(IL-2、IL-6)对小鼠胸腺细胞凋亡的调节作用。方法:应用PI法检测亚二倍体细胞,二苯胺法测定胸腺细胞片段化DNA含量(%),DNA凝胶电泳,流式细胞计分析胸腺细胞表型、测定高钙细胞百分比。结果:发现地塞米松(Dex)与小鼠胸腺细胞共同培养引起细胞凋亡,胸腺细胞减少以CD4+CD8+细胞最明显。细胞凋亡具有时间效应并与Dex浓度有关。3~4 w小鼠胸腺细胞对Dex的敏感性高于6~8 w小鼠。高浓度(>200 U/ml)IL-2或100 U/ml IL-2与IL-6(100 U/ml)协同可减轻Dex诱导的胸腺细胞凋亡,其片段化DNA和亚二倍体细胞明显减少,胞浆Ca2+浓度降低,胸腺细胞亚群分布得到纠正。单独应用IL-6不能改变Dex诱导的胸腺细胞凋亡。结论:地塞米松可促进小鼠胸腺细胞凋亡,高浓度(>200 U/ml)IL-2或100 U/ml IL-2与IL-6(100 U/ml)协同可减轻Dex诱导的胸腺细胞凋亡。
, 百拇医药
    The regulation of cytokines on apoptosis induced by dexamethasone in mouse thymocyte

    LIU Yu-Tao, YIN Jin-Zhu, GE Wei et al.

    Department of Immunology,Beijing Medical University, Beijing 100083

    Abstract Objective:IL-2 and IL-6 regulated the apoptosis of murine thymocytes induced by Dex.Methods:PI staining,DNA fragmentation,DNA gel electrophoresis,FACScan,and so on.Results:Apoptosis induced by Dex in mouse thymocytes has been shown that the number of thymocytes was decreased,especially CD4+CD8+cells.The apoptosis of thymocytes depends on the incubation time and the dose of Dex.The thymocytes from 2~4 weeks old mice are more sensitive to Dex than those from 6~8 weeks old mice. It has been shown show that high dose IL-2(>200 U/ml) or low dose IL-2(100 U/ml) with IL-6(100 U/ml) could reduce the DNA fragmentation and the percentage of apoptotic mucleic (hypodiploid cells) in the thymocytes treated with Dex.Cytosolic calcium ion concentration and distribution of subpopulation of mouse thymocytes are corrected by these cytokines.IL-6 alone has no effect on this apoptosis.Conclusion:Dex could induce the apoptosis of murine thymocytes,which could be reduced by high dose IL-2(>200 U/ml) or low dose IL-2(100 U/ml) with IL-6(100 U/ml).
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    Key words Cytokine Thymocyte Apoptosis

    糖皮质激素是临床应用最广,作用较强的抗免疫性炎症的药物。长期应用这类药物可造成严重的免疫缺损,继发各种感染。近年来证明,糖皮质激素可诱导胸腺细胞凋亡,引起胸腺萎缩。胸腺是T细胞发育的主要场所,细胞因子是胸腺微环境的重要组成部分,它们在胸腺细胞发育的不同阶段都起着关键作用。IL-2是T细胞生长因子,能刺激胸腺细胞增殖。本文研究IL-2、IL-6等因子时Dex诱导小鼠胸腺细胞凋亡的调节作用,探索细胞因子减轻Dex等药物导致免疫抑制的可能性。

    1 材料与方法

    1.1 胸腺细胞悬液的制备及表型分析 Balb/c小鼠(本校动物部),去小鼠眼球放血致死,取胸腺后按常规制备单个细胞悬液。取2ⅹ106个细胞经FACS缓冲液(PH 7.2,PBS,4%小牛血清,0.1%NaN3)洗涤,加荧光抗体(抗CD4-PE,抗CD8-FITC,本室制备),置4℃30 min,洗涤2次后,流式细胞仪分析(FACS 440、Becton Dickinson),分析前加入PI(Propidium iodide,Sigma,CO)染液,去除死细胞的干扰。
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    1.2 细胞片段化DNA分析 胸腺细胞分组:Dex;Dex+IL-2;Dex+IL-6;Dex+IL-2+IL-6;正常对照等共5组,IL-2、IL-6分别购自军事医学科学院、北京大学生物系。上述细胞培养12~16 h,经2%小牛血清Hank′s液洗2次后,加入400 μl细胞溶解液(10 mmol/L Tris,1 mmol/L EDTA PH 8.0 0.5% Triton x-100),置4℃ 30 min,离心13 000 ×g 10 min。上清中含片段化DNA,沉淀为大分子DNA。取上清液200 μl以凝胶电泳法分析DNA片段化。余下200 μl上清液及沉淀用二苯胺法测定片段化DNA含量[1,2],用以下公式表示:

    1.3 流式细胞仪分析亚二倍体细胞 参见文献[3]。

    1.4 细胞内钙离子浓度测定 胸腺细胞2ⅹ106加1 μl 37℃预温的无血清培养基,再加适量37℃预温的pluronicF-127和Fluo-3 AM脂(Melecular probes CO),置37℃,水浴30 min,用无血清培养基洗一次,再悬于无血清培养基中,用尼龙布过滤后上流式细胞仪测定高钙细胞百分率。
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    2 结果

    2.1 Dex引起小鼠胸腺细胞数目和亚群变化 Dex与小鼠胸腺细胞共育后,胸腺细胞总数减少,胸腺细胞亚群分布有明显变化,其中CD4+CD8+细胞百分率及CD4+/CD8+单阳性细胞比值均下降(表1)。

    表1 Dex引起小鼠胸腺细胞亚群的变化

    Tab.1 Change in thymocyte population after treatment with Dex Treatment

    Thymocyte population % (cells/well in 24 well plate)

    Total number
, 百拇医药
    CD4-CD8-

    CD4+CD8+

    CD4+CD8-

    CD4-CD8+

    CD4/CD8

    PBS

    36.0×108

    2.57

    80.39

    14.18
, 百拇医药
    2.87

    4.94

    Dex 10-8

    16.5×108

    1.13

    82.14

    10.63

    6.10

    1.74

    Dex 10-7

    7.3×108

, 百拇医药     2.23

    73.24

    13.90

    10.62

    1.31

    Dex 10-6

    6.0×106

    1.28

    71.32

    14.10

    13.30

    1.08
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    2.2 Dex促进小鼠胸腺细胞凋亡 小鼠胸腺细胞与Dex共育12~18 h后,以3种方法测定细胞凋亡;①PI染色测定亚二倍体细胞,Dex促进亚二倍体细胞形成;②二苯胺法定量片段化DNA,Dex明显提高片段化DNA百分比。③凝胶电泳,电泳中DNA出现“阶梯现象”。上述3项指标均与Dex浓度及作用时间呈平行关系。鼠龄越小其胸腺细胞对Dex敏感性越高(表2)。

    表2 IL-6协同IL-2抑制Dex处理小鼠胸腺细胞亚二倍体形成和DNA片段化

    Tab.2 IL-2 cooperate with IL-6 to inhibit DNA fragmentation and hypodiploid thymocyte in mice treated by Dex Group

    Treated with

    % of Hypodiploid cell1)
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    % of DNA fragment(n=5)2)

    Dex (10-7mol/L)

    IL-2(U/ml)

    IL-6 (U/ml)

    A

    -

    -

    -

    29.67

    24±7

    B

    +
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    -

    -

    71.88

    59±5

    C

    +

    100

    -

    59±7

    D

    +

    200

    -

    66.71
, 百拇医药
    E

    +

    400

    -

    64.94

    F

    +

    100

    59±8

    G

    +

    200

    74.04

    H
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    +

    400

    77.55

    I

    +

    100

    100

    56.33

    45±5

    Note:1) each group mixed from three mice; 2) group A compare with B, P<0.01 group B compare with I, P<0.05

    2.3 IL-2及IL-6对Dex诱导小鼠胸腺细胞DNA片段化的影响 不同剂量IL-2或IL-6分别加入含Dex的胸腺细胞培养物中,培养12 h测定片段DNA,结果IL-2浓度>200 U/ml,可部分抑制Dex引起的胸腺细胞DNA片段化。IL-6无此作用。
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    2.4 IL-6协同IL-2抑制Dex诱导胸腺细胞DNA片段化,亚二倍体细胞形成并降低细胞内Ca2+浓度 IL-2浓度降至100 U/ml时,不能减少Dex引起的胸腺细胞DNA片段化,加入IL-6后,不仅明显减少胸腺细胞DNA片段化及亚二倍体细胞形成而且可降低高钙细胞百分数(表3)[4]

    表3 IL-6协同IL-2降低Dex处理的小鼠胸腺细胞内Ca2+浓度

    Tab.3 IL-2 and IL-6 decreased intracellular calcium concentration of mouse thymocyte treated with Dex Group

    Treated with

    Cycleheximide (50 μg/ml)
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    % of high (Ca2+ cell)

    Dex (10-7mol/L)

    IL-2 (U/ml)

    IL-6 (U/ml)

    A23187 (2.5×10-7mol/L)

    A

    -

    -

    -

    -

    -
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    1.08

    B

    +

    -

    -

    -

    -

    2.11

    C

    +

    -

    -

    -

    +
, 百拇医药
    1.46

    D

    +

    100

    -

    -

    -

    1.37

    E

    +

    100

    100

    -

    -
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    1.12

    F

    -

    -

    -

    +

    -

    96.27

    G

    -

    100

    100

    +

    -
, 百拇医药
    97.02

    3 讨论

    胸腺内T细胞发育受多种因素调节。早在1936年Selye等已发现肾上腺皮质提取物可导致大鼠胸腺萎缩。近年来证实,肾上腺皮质引起胸腺萎缩涉及细胞凋亡[5]。本研究表明Dex诱导小鼠胸腺细胞凋亡具有剂量依赖性,胸腺细胞总数及CD4+CD8+细胞百分数随着Dex浓度增高而减少。若Dex浓度不变,Dex的药理作用随时间延长而增强。此外,2~4周龄小鼠胸腺细胞对Dex的敏感性高于6~8周龄小鼠。胸腺细胞发育早期即表达IL-2受体(IL-2R)。用抗IL-2R MAb处理孕鼠或新生小鼠,使胸腺细胞发育受阻,不能形成CD4+CD8+功能成熟的T细胞,说明IL-2/IL-2R信号对胸腺细胞的发育是重要的[6]。Fotini等报道糖皮质激素是通过抑制IL-2R信号导致T细胞凋亡的[7]。IL-2可放大IL-2R基因转录,上调IL-2R表达,调节胸腺细胞发育[8]。本实验显示高浓度IL-2(>200 U/ml)可抑制小鼠胸腺细胞凋亡。IL-6可协同低浓度IL-2(100 U/ml),显著减少Dex诱导的小鼠胸腺细胞DNA片段化。亚二倍体细胞(Apoptotic nuclei)形式。细胞凋亡伴有胞浆内Ca2+升高,内源性核酸内切酶合成等一系列生化改变。IL-2或IL-2加IL-6可部分减少Dex诱导的高钙细胞百分数,但不改变A23187引起的胸腺细胞内Ca2+升高,提示A23187与Dex诱导细胞凋亡的机理不完全相同。胸腺细胞凋亡涉及T细胞发育,免疫系统自稳以及免疫有关疾病的发生和治疗,因此免疫细胞凋亡的调节是当前免疫学研究的新热点。本研究不仅证明细胞因子网络在调节胸腺细胞凋亡中的重要作用。而且对纤亚糖皮质激素类药物引起的免疫抑制提供了实验基础。
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    作者简介:刘玉涛,男,27岁,实习研究员,主要研究临床免疫学;殷金珠,女,教授

    4 参考文献

    1 Shi Y F,Reid P B,Nollaig P et al.In vivo admini-stration of monoclonal antibodies to the CD3 T cell receptor com-plex induces cell death(apoptosis) in immature thymocytes.J Immunol,1991;146:3340

    2 Illere V A,Perandones C E,Stunz L L et al.Apoptosis in splenic B lymphocytes:Regulation by protein kinase C and IL-4.J Immunol,1993;151:2965
, 百拇医药
    3 Nicoletti I,Migliorati G, Paliacci M C et al. A rapid and simple method for measuring thymocyte apotosis by propidium iodide staining and flow cytometry. J Immunol Methods,1991;139:271

    4 Marea A N, Africa G, Abelardo L R et al.IL-2 protects against anti-CD3-induced cell death in human medulary thymocytes. J Immunol,1990;145:1364

    5 Cohen J J,Duke R C. Glucocorticoid activation of a calcium-dependent endonucleaes in thymocyte nuclei leads to cell death. J Immunol,1984;132:38
, http://www.100md.com
    6 Tentori L,Longo D L,Zuniga-pflücker C et al.Essential role of the interleukin 2-interleukin 2 receptor pathway in thymocyte maturation in vivo. J Exp Med, 1988;168:1741

    7 Fotini P, Seema S, Ahuja J P et al.Novel mechanism for inhibition of human cells by glucocorticoids. J Immuol, 1993; 151:4081

    8 Depper J M, Leonard W J, Drogula C et al.IL-2 augment transcription of the IL-2 receptor gene. P N A S USA,1985;82:4230

    收稿1997-08-20 修回1998-04-27, 百拇医药